Kilogrammi ümbermääratlemine Plancki konstandi alusel

 (13)

Kilogrammile kuulub kahtlase väärtusega au olla ainus ühik SI-süsteemis, mille määratlus rajaneb ikka veel ainelisel objektil, täpsemalt Prantsusmaal seifis säilitataval metallsilindril. Tarmukas töö kilogrammi definitsiooni matemaatilistele alustele viimise suunal aga käib juba mõnda aega ning Ühendriikide riikliku etalonide ja tehnoloogia instituudi NIST töörühma hiljuti esitletud uued murrangulise tähtsusega täppisarvutused peaksid aitama seda hoogustada.

Alates 1879. aastast on kilogrammi määratletud kilogrammi rahvusvahelise etaloni — plaatinast ja iriidiumist valmistatud silindri — täpse massi kaudu. Elementaarse ühiku defineerimine ainelise objekti kaudu on aga problemaatiline, kuna etalonile ladestub saasteaineid, mis muudavad seda ajapikku veidi raskemaks; seetõttu on vajalik etaloni regulaarne puhastamine. Olukorda ei tee sugugi lihtsamaks asjaolu, et kilogrammi etalonist valmistatud 40 koopiat mitmel pool maailmas kattuvad „mustusega“ eri tempos, mis tähendab, et nende masside erinevused muutuvad üha suuremaks, ehkki aeglaselt.

Ilmselgelt ei ole selline olukord soovitav, kui mängus on universaalse väärtusega elementaarühiku suurus. Kõrvalekalded ei mõjuta mitte ainult kilogrammi — muid ühikuid nagu tonn, nael või milligramm, ning mitte-massiühikuid nagu elektrivoolu tugevuse ühik amper või valgustugevuse ühik kandela määratletakse ju samuti kilogrammi kaudu.

Loe veel

Seotud lood:

Parem lahendus oleks välja töötada uus definitsioon, mis rajaneb matemaatilistel alustel ja mida saab kalkuleerida kõikjal, kus vaja. Plancki konstant paistab tingimustele vastavat. Valem võimaldab uurijail leida massi elektromagnetilise energia kaudu, mis tähendab, et võimalikult täpse väärtuse tuvastamisel saab kilogrammi ümber määratleda meetri ja sekundi ametlike definitsioonide kaudu.

NIST-i välja pakutud uus Plancki konstandi väärtus on 6.626069934×10−34 kg∙m2/s, määramatuskoefitsiendiga 1/13 000 000 000. Need arvud võivad esmapilgul tunduda hoomamatud, kuid kõige olulisem on neist viimane: viga suurusega üks kolmeteistkümnemiljardik teeb Plancki konstandi põhise etaloni äärmiselt täpseks.

Plancki konstandi mõõtmiseks kasutasid uurijad nn Kibble’i kaalu (ingl Kibble balance; varasem nimetus: Watti kaal (Watt balance) — seadeldist, milles ühe kilogrammi raskune viht tasakaalustatakse elektromagnetiliste jõududega. Massi tasakaalustamiseks vajaliku elektromagnetilise energia põhjal saabki Plancki konstandi välja arvutada.

Töörühma osutusel saavutati varasemast suurem täpsus tänu 16 kuu vältel kogutud mõõtmisandmetele ning elektromagnetilise välja tekitamise ja mõõtmise viiside täiustamisele.

Jäta kommentaar
või kommenteeri anonüümselt
Postitades kommentaari nõustud reeglitega
Loe kommentaare Loe kommentaare

FORTE TOP

Viimased uudised